超音波診断装置および超音波画像生成方法
【課題】Ｂモード画像生成用のデータと音速測定用のデータを効率よく取得してＢモード画像の生成と音速マップの生成の双方を行うことができる超音波診断装置を提供する。
【解決手段】関心領域Ｒの内部を通る音線Ｓ３〜Ｓ５上で且つ関心領域Ｒ内に複数の格子点が設定されると共に関心領域Ｒの外部を通る音線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ６およびＳ７の上で所定の深度Ｌ１に位置する点Ｆが設定され、関心領域Ｒ内の格子点のうち所定の深度Ｌ１に最も近い深度の格子点Ｅ２が、Ｂモード画像の生成と音速測定の双方に利用される送信焦点となり、残りの格子点Ｅ１が、音速の測定専用に用いられる送信焦点となる。関心領域Ｒ外の点Ｆと関心領域Ｒ内の格子点Ｅ２に送信焦点を形成して取得された受信データを用いてＢモード画像信号が生成され、関心領域Ｒ内の格子点Ｅ１およびＥ２に送信焦点を形成して取得された受信データを用いて各格子点における局所音速値が演算され、音速マップが生成される。
【解決手段】関心領域Ｒの内部を通る音線Ｓ３〜Ｓ５上で且つ関心領域Ｒ内に複数の格子点が設定されると共に関心領域Ｒの外部を通る音線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ６およびＳ７の上で所定の深度Ｌ１に位置する点Ｆが設定され、関心領域Ｒ内の格子点のうち所定の深度Ｌ１に最も近い深度の格子点Ｅ２が、Ｂモード画像の生成と音速測定の双方に利用される送信焦点となり、残りの格子点Ｅ１が、音速の測定専用に用いられる送信焦点となる。関心領域Ｒ外の点Ｆと関心領域Ｒ内の格子点Ｅ２に送信焦点を形成して取得された受信データを用いてＢモード画像信号が生成され、関心領域Ｒ内の格子点Ｅ１およびＥ２に送信焦点を形成して取得された受信データを用いて各格子点における局所音速値が演算され、音速マップが生成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超音波診断装置および超音波画像生成方法に係り、特に、超音波プローブの振動子アレイから超音波を送受信することによりＢモード画像の生成と関心領域内の音速マップの生成の双方を行う超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、医療分野において、超音波画像を利用した超音波診断装置が実用化されている。一般に、この種の超音波診断装置は、振動子アレイを内蔵した超音波プローブと、この超音波プローブに接続された装置本体とを有しており、超音波プローブから被検体内に向けて超音波ビームを送信し、被検体からの超音波エコーを超音波プローブで受信して、その受信信号を装置本体で電気的に処理することにより超音波画像が生成される。
【０００３】
また、近年、被検体内の診断部位をより精度よく診断するために、診断部位における音速を測定することが行われている。
例えば、特許文献１には、診断部位の周辺に複数の格子点を設定し、各格子点に対して超音波ビームを送受信することにより得られる受信データに基づいて、局所音速値の演算を行う超音波診断装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−９９４５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の装置では、超音波プローブから被検体内に向けて超音波ビームを送受信することで、診断部位における局所音速値を求めることができ、例えばＢモード画像に局所音速値の情報を重畳させて表示することが可能となる。
ところで、被検体内の特定の領域に対して診断を行う場合には、Ｂモード画像に併せて、その領域内の各点における局所音速値の分布を示す音速マップを表示することが有効となる。
しかしながら、Ｂモード画像の生成と診断部位の音速マップの生成の双方を行おうとすると、多数回の超音波ビームの送受信を行わなければならず、Ｂモード画像生成用のためのデータと音速測定のためのデータの取得に多大の時間と手間を要するという問題を生じてしまう。
【０００６】
この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、Ｂモード画像生成用のデータと音速測定用のデータを効率よく取得してＢモード画像の生成と音速マップの生成の双方を行うことができる超音波診断装置および超音波画像生成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る超音波診断装置は、送信回路から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した超音波プローブの振動子アレイから出力される受信信号を受信回路で処理することで得られる受信データに基づいて超音波画像を生成する超音波診断装置であって、撮像領域内に関心領域を設定するための関心領域設定部と、関心領域設定部で設定された関心領域の内部を通る音線上で且つ関心領域内に複数の格子点を設定し、複数の格子点に送信焦点を形成してそれぞれ超音波ビームの送受信を行うことにより音速測定用の受信データを取得すると共に関心領域の外部を通る音線に対し少なくとも１つの所定の深度に送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことによりＢモード画像生成用の第１の受信データを取得するように送信回路および受信回路を制御する制御部と、音速測定用の受信データに基づいて関心領域内の音速マップを生成する音速マップ生成部と、関心領域の内部を通る音線に対しては複数の格子点のうち所定の深度に最も近い深度を有する格子点に送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことで取得された音速測定用の受信データをＢモード画像生成用の第２の受信データとし、Ｂモード画像生成用の第１および第２の受信データに基づいてＢモード画像を生成する画像生成部とを備えたものである。
【０００８】
制御部は、所定の深度を複数の格子点のいずれかの深度に等しくなるように設定することが好ましい。この場合、制御部は、所定の深度を複数の格子点のうち関心領域の深さ方向の中心部に位置する格子点の深度に等しくなるように設定することができる。
また、制御部は、関心領域の外部を通る音線について複数の所定の深度を設定することもできる。さらに、この場合、制御部は、複数の格子点のうち最浅部に位置する格子点および最深部に位置する格子点の深度に等しい２つの所定の深度を設定することができる。
【０００９】
この発明に係る超音波画像生成方法は、送信回路から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した超音波プローブの振動子アレイから出力される受信信号を受信回路で処理することで得られる受信データに基づいて超音波画像を生成する超音波画像生成方法であって、撮像領域内に関心領域を設定すると共に関心領域の内部を通る音線上で且つ関心領域内に複数の格子点を設定し、複数の格子点に送信焦点を形成してそれぞれ超音波ビームの送受信を行うことにより音速測定用の受信データを取得し、音速測定用の受信データに基づいて関心領域内の音速マップを生成し、関心領域の外部を通る音線に対し少なくとも１つの所定の深度に送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことによりＢモード画像生成用の第１の受信データを取得し、関心領域の内部を通る音線に対しては複数の格子点のうち所定の深度に最も近い深度を有する格子点に送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことで取得された音速測定用の受信データをＢモード画像生成用の第２の受信データとし、Ｂモード画像生成用の第１および第２の受信データに基づいてＢモード画像を生成する方法である。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、関心領域の外部を通る音線に対し所定の深度に送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことによりＢモード画像生成用の第１の受信データを取得し、関心領域の内部を通る音線に対しては音速測定用に設定された複数の格子点のうち所定の深度に最も近い深度を有する格子点に送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことで取得された音速測定用の受信データをＢモード画像生成用の第２の受信データとして用いるので、Ｂモード画像生成用のデータと音速測定用のデータを効率よく取得してＢモード画像の生成と音速マップの生成の双方を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１における音速演算の原理を模式的に示す図である。
【図３】実施の形態１におけるＢモード画像生成用の送信焦点と音速測定用の送信焦点を示す図である。
【図４】実施の形態１の変形例におけるＢモード画像生成用の送信焦点と音速測定用の送信焦点を示す図である。
【図５】実施の形態２におけるＢモード画像生成用の送信焦点と音速測定用の送信焦点を示す図である。
【図６】実施の形態２の変形例におけるＢモード画像生成用の送信焦点と音速測定用の送信焦点を示す図である。
【図７】実施の形態３におけるＢモード画像生成用の送信焦点と音速測定用の送信焦点を示す図である。
【図８】実施の形態４におけるＢモード画像生成用の送信焦点と音速測定用の送信焦点を示す図である。
【図９】実施の形態４の変形例におけるＢモード画像生成用の送信焦点と音速測定用の送信焦点を示す図である。
【図１０】実施の形態４の他の変形例におけるＢモード画像生成用の送信焦点と音速測定用の送信焦点を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１
図１に、この発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示す。超音波診断装置は、振動子アレイ１を備え、この振動子アレイ１に送信回路２および受信回路３が接続されている。受信回路３には、信号処理部４、ＤＳＣ（Digital Scan Converter）５および画像処理部６が順次接続され、さらに、画像処理部６に表示制御部７を介して表示部８が接続されると共に画像メモリ９が接続されている。
また、受信回路３にシネメモリ１０と音速マップ生成部１１がそれぞれ接続され、送信回路２、受信回路３、信号処理部４、ＤＳＣ５、表示制御部７、シネメモリ１０および音速マップ生成部１１に制御部１２が接続されている。さらに、制御部１２には、操作部１３と格納部１４がそれぞれ接続されている。
【００１３】
振動子アレイ１は、１次元又は２次元に配列された複数の超音波トランスデューサを有している。これらの超音波トランスデューサは、それぞれ送信回路２から供給される駆動信号に従って超音波を送信すると共に被検体からの超音波エコーを受信して受信信号を出力する。各超音波トランスデューサは、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミックや、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子圧電素子、ＰＭＮ−ＰＴ（マグネシウムニオブ酸・チタン酸鉛固溶体）に代表される圧電単結晶等からなる圧電体の両端に電極を形成した振動子によって構成される。
【００１４】
そのような振動子の電極に、パルス状又は連続波の電圧を印加すると、圧電体が伸縮し、それぞれの振動子からパルス状又は連続波の超音波が発生して、それらの超音波の合成により超音波ビームが形成される。また、それぞれの振動子は、伝搬する超音波を受信することにより伸縮して電気信号を発生し、それらの電気信号は、超音波の受信信号として出力される。
【００１５】
送信回路２は、例えば、複数のパルサを含んでおり、制御部１２からの制御信号に応じて選択された送信遅延パターンに基づいて、振動子アレイ１の複数の超音波トランスデューサから送信される超音波が超音波ビームを形成するようにそれぞれの駆動信号の遅延量を調節して複数の超音波トランスデューサに供給する。
【００１６】
受信回路３は、振動子アレイ１の各超音波トランスデューサから送信される受信信号を増幅してＡ／Ｄ変換した後、制御部１２からの制御信号に応じて選択された受信遅延パターンに基づいて設定される音速または音速の分布に従い、各受信信号にそれぞれの遅延を与えて加算することにより、受信フォーカス処理を行う。この受信フォーカス処理により、超音波エコーの焦点が絞り込まれた受信データ（音線信号）が生成される。
【００１７】
信号処理部４は、受信回路３で生成された受信データに対し、超音波の反射位置の深度に応じて距離による減衰の補正を施した後、包絡線検波処理を施すことにより、被検体内の組織に関する断層画像情報であるＢモード画像信号を生成する。
ＤＳＣ５は、信号処理部４で生成されたＢモード画像信号を通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号に変換（ラスター変換）する。
画像処理部６は、ＤＳＣ５から入力されるＢモード画像信号に階調処理等の各種の必要な画像処理を施した後、Ｂモード画像信号を表示制御部７に出力する、あるいは画像メモリ９に格納する。
これら信号処理部４、ＤＳＣ５、画像処理部６および画像メモリ９によりこの発明の画像生成部１５が形成されている。
【００１８】
表示制御部７は、画像処理部６によって画像処理が施されたＢモード画像信号に基づいて、表示部８に超音波診断画像を表示させる。
表示部８は、例えば、ＬＣＤ等のディスプレイ装置を含んでおり、表示制御部７の制御の下で、超音波診断画像を表示する。
【００１９】
シネメモリ１０は、受信回路３から出力される受信データを順次格納する。また、シネメモリ１０は、制御部１２から入力されるフレームレートに関する情報（例えば、超音波の反射位置の深度、走査線の密度、視野幅を示すパラメータ）を上記の受信データに関連付けて格納する。
音速マップ生成部１１は、制御部１２による制御の下で、シネメモリ１０に格納されている受信データに基づいて、診断対象となる被検体内の組織における局所音速値を演算し、音速マップを生成する。
制御部１２は、操作者により操作部１３から入力された指令に基づいて超音波診断装置各部の制御を行う。
【００２０】
操作部１３は、操作者が入力操作を行うためのもので、この発明の関心領域設定部を構成し、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパネル等から形成することができる。
格納部１４は、動作プログラム等を格納するもので、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＭＯ、ＭＴ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の記録媒体を用いることができる。
なお、信号処理部４、ＤＳＣ５、画像処理部６、表示制御部７および音速マップ生成部１１は、ＣＰＵと、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための動作プログラムから構成されるが、それらをデジタル回路で構成してもよい。
【００２１】
操作者は操作部１３から次の３つの表示モードのいずれかを選択することができる。すなわち、Ｂモード画像を単独で表示するモード、Ｂモード画像に音速マップを重畳して表示するモード（例えば、局所音速値に応じて色分けまたは輝度を変化させる表示、あるいは局所音速値が等しい点を線で結ぶ表示）、Ｂモード画像と音速マップ画像とを並べて表示するモードのうち、所望のモードによる表示を行うことができる。
【００２２】
Ｂモード画像を表示する際には、まず、送信回路２から供給される駆動信号に従って振動子アレイ１の複数の超音波トランスデューサから超音波が送信され、被検体からの超音波エコーを受信した各超音波トランスデューサから受信信号が受信回路３に出力され、受信回路３で受信データが生成される。さらに、この受信データを入力した信号処理部４でＢモード画像信号が生成され、ＤＳＣ５でＢモード画像信号がラスター変換されると共に画像処理部６でＢモード画像信号に各種の画像処理が施された後、このＢモード画像信号に基づいて表示制御部７により超音波診断画像が表示部８に表示される。
【００２３】
一方、局所音速値の演算は、例えば本願の出願人により出願された特開２０１０−９９４５２号公報に記載の方法により行うことができる。
この方法は、図２（Ａ）に示されるように、被検体内に超音波を送信した際に、被検体の反射点となる格子点Ｘから振動子アレイ１に到達する受信波Ｗｘに着目したとき、図２（Ｂ）に示されるように、格子点Ｘよりも浅い位置、すなわち振動子アレイ１に近い位置に複数の格子点Ａ１、Ａ２、・・・を等間隔に配列し、格子点Ｘからの受信波を受けた複数の格子点Ａ１、Ａ２、・・・からのそれぞれの受信波Ｗ１、Ｗ２、・・・の合成波Ｗｓｕｍが、ホイヘンスの原理により、格子点Ｘからの受信波Ｗｘに一致することを利用して、格子点Ｘにおける局所音速値を求める方法である。
【００２４】
まず、すべての格子点Ｘ、Ａ１、Ａ２、・・・に対する最適音速値をそれぞれ求める。ここで、最適音速値とは、各格子点に対し、設定音速に基づきフォーカス計算をして撮影を行うことにより超音波画像を形成し、設定音速を種々変化させたときに画像のコントラスト、シャープネスが最も高くなる音速値であり、例えば特開平８−３１７９２６号公報に記載のように、画像のコントラスト、スキャン方向の空間周波数、分散等に基づいて最適音速値の判定を行うことができる。
【００２５】
次に、格子点Ｘに対する最適音速値を用いて、格子点Ｘから発せられる仮想的な受信波Ｗｘの波形を算出する。
さらに、格子点Ｘにおける仮定的な局所音速値Ｖを種々変化させて、それぞれ格子点Ａ１、Ａ２、・・・からの受信波Ｗ１、Ｗ２、・・・の仮想的な合成波Ｗｓｕｍを算出する。このとき、格子点Ｘと各格子点Ａ１、Ａ２、・・・との間の領域Ｒｘａにおける音速は一様で、格子点Ｘにおける局所音速値Ｖに等しいものと仮定する。格子点Ｘから伝播した超音波が格子点Ａ１、Ａ２、・・・に到達するまでの時間はＸＡ１／Ｖ、ＸＡ２／Ｖ、・・・となる。ここで、ＸＡ１、ＸＡ２、・・・は、それぞれ格子点Ａ１、Ａ２、・・・と格子点Ｘとの間の距離である。そこで、格子点Ａ１、Ａ２、・・・からそれぞれ時間ＸＡ１／Ｖ、ＸＡ２／Ｖ、・・・だけ遅延して発した反射波を合成することにより、仮想的な合成波Ｗｓｕｍを求めることができる。
【００２６】
次に、このように格子点Ｘにおける仮定的な局所音速値Ｖを種々変化させて算出された複数の仮想的な合成波Ｗｓｕｍと格子点Ｘからの仮想的な受信波Ｗｘとの誤差をそれぞれ算出し、誤差が最小になる仮定的な局所音速値Ｖを格子点Ｘにおける局所音速値と判定する。ここで、仮想的な合成波Ｗｓｕｍと格子点Ｘからの仮想的な受信波Ｗｘとの誤差の算出方法としては、互いの相互相関をとる方法、受信波Ｗｘに合成波Ｗｓｕｍから得られる遅延を掛けて位相整合加算する方法、合成波Ｗｓｕｍに受信波Ｗｘから得られる遅延を掛けて位相整合加算する方法等を採用することができる。
以上のようにして、受信回路３で生成された受信データに基づき、被検体内の局所音速値を高精度に演算することができる。さらに、同様にして、設定された関心領域内の局所音速値の分布を示す音速マップを生成することができる。
【００２７】
ここで、図３を参照して実施の形態１におけるＢモード画像生成用の送信焦点と音速を測定するための送信焦点について説明する。図３では、簡略化のため、振動子アレイ１は、７個の超音波トランスデューサが配列されたものとして示されており、これら超音波トランスデューサの配列ピッチで音線Ｓ１〜Ｓ７が形成される様子が示されている。関心領域Ｒ内には、「●」で示される格子点Ｅ１と「○」で示される格子点Ｅ２が、関心領域Ｒ内を通る音線上で且つ互いに深さ方向に間隔Ｈを隔てるように設定されている。図３では、関心領域Ｒ内を通る音線Ｓ３〜Ｓ５上に設定された６個の格子点Ｅ１と３個の格子点Ｅ２を含む計９個の格子点が示されており、音速マップ生成のために、これら９個の格子点のすべてが送信焦点となる。
【００２８】
一方、Ｂモード画像生成用の送信焦点は、関心領域Ｒの外部を通る音線上で且つ所定の深度に位置する点Ｆに設定される。図３では、点Ｆが「△」で示され、音線Ｓ１〜Ｓ７のうち、関心領域Ｒの外部を通る音線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ６およびＳ７の上で所定の深度Ｌ１に位置する計４個の点Ｆにそれぞれ送信焦点が設定され、これら４個の点Ｆにそれぞれ送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことでＢモード画像生成用の第１の受信データが取得される。
関心領域Ｒの内部を通る音線Ｓ３〜Ｓ５については、Ｂモード画像生成用の専用の送信焦点が形成されず、音速測定用に設定された複数の格子点のうち、所定の深度Ｌ１に最も近い深度を有する、３個の格子点Ｅ２にそれぞれ送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことで取得された音速測定用の受信データがＢモード画像生成用の第２の受信データとして利用される。
【００２９】
次に、実施の形態１の動作について説明する。
まず、送信回路２からの駆動信号に従って振動子アレイ１の複数の超音波トランスデューサから超音波ビームが送信され、被検体からの超音波エコーを受信した各超音波トランスデューサから受信信号が受信回路３に出力されて受信データが生成され、さらに、画像生成部１５で生成されたＢモード画像信号に基づいて表示制御部７によりＢモード画像が表示部８に表示される。
ここで、操作者が操作部１３を操作することにより、表示部８に表示されているＢモード画像上に関心領域Ｒが設定されると、制御部１２によって、関心領域Ｒの内部を通る音線、すなわち図３における音線Ｓ３〜Ｓ５上で且つ互いに深さ方向に間隔Ｈを隔てるように関心領域Ｒ内に９個の格子点が設定される。
【００３０】
次に、制御部１２により、関心領域Ｒの外部を通る音線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ６およびＳ７の上で所定の深度Ｌ１に位置する計４個の点Ｆが設定される。さらに、関心領域Ｒ内に設定された９個の格子点のうち所定の深度Ｌ１に最も近い深度を有する３個の格子点が、Ｂモード画像の生成と音速測定の双方に利用される送信焦点になる格子点Ｅ２とされ、残りの６個の格子点が、音速測定専用に用いられる送信焦点になる格子点Ｅ１とされる。
そして、このようにして設定された関心領域Ｒ内の９個の格子点Ｅ１およびＥ２と関心領域Ｒ外の４個の点Ｆのそれぞれに送信焦点を形成して順次超音波ビームの送受信が行われるように、制御部１２により送信回路２および受信回路３が制御される。
超音波ビームを受信する毎に受信回路３で生成される受信データは順次画像生成部１５の信号処理部４に出力されると共にシネメモリ１０に格納される。
【００３１】
このとき、信号処理部４は、制御部１２からの指令に基づき、受信回路３から順次入力される受信データのうち、関心領域Ｒ外の４個の点Ｆと関心領域Ｒ内の３個の格子点Ｅ２に送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことで取得された受信データを用いてＢモード画像信号を生成する。すなわち、関心領域Ｒ内の３個の格子点Ｅ２に送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことで取得された音速測定用の受信データをＢモード画像生成用の第２の受信データとして利用し、このＢモード画像生成用の第２の受信データと関心領域Ｒ外の４個の点Ｆに送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことで取得されたＢモード画像生成用の第１の受信データとに基づいてＢモード画像信号が生成される。このＢモード画像信号は、ＤＳＣ５でラスター変換され、画像処理部６で各種の画像処理が施された後、表示制御部７に送られ、表示部８にＢモード画像が表示される。
【００３２】
一方、音速マップ生成部１１は、制御部１２から音速マップ形成の指令を受けると、シネメモリ１０に格納されている受信データのうち、関心領域Ｒ内の９個の格子点Ｅ１およびＥ２に送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことで取得された受信データを用いて、各格子点における局所音速値を演算し、関心領域Ｒ内の音速マップを生成する。音速マップ生成部１１で得られた音速マップに関するデータは、ＤＳＣ５でラスター変換され、画像処理部６で各種の画像処理が施された後、表示制御部７に送られる。そして、操作者により操作部１３から入力された表示モードに従って、Ｂモード画像に音速マップを重畳した状態で表示部８に表示される、あるいは、Ｂモード画像と音速マップ画像とが並べて表示部８に表示される。
【００３３】
このように、関心領域Ｒ内の３個の格子点Ｅ２に送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことで取得された音速測定用の受信データをＢモード画像生成用の第２の受信データとして利用することにより、Ｂモード画像生成用の受信データと音速測定用の受信データを効率よく取得してＢモード画像の生成と音速マップの生成の双方を行うことが可能となる。
【００３４】
なお、関心領域Ｒ外の４個の点Ｆに送信焦点を形成して送信するＢモード画像生成のためだけの超音波ビームと、関心領域Ｒ内の９個の格子点Ｅ１およびＥ２に送信焦点を形成して送信する音速測定用の超音波ビームは、互いに中心周波数、振動子アレイ１の開口数等が異なるものを用いることができる。例えば、Ｂモード画像生成のためだけの超音波ビームとして、開口数６４チャンネルによる中心周波数３ＭＨｚの超音波ビームを使用し、音速測定用の超音波ビームとして、開口数９６チャンネルによる中心周波数８ＭＨｚの超音波ビームを使用することができる。
音速測定用の超音波ビームは、Ｂモード画像生成のための超音波ビームよりも送信焦点を絞るために開口を広くし、サイドローブの影響を低減するために中心周波数をより高く設定することが好ましい。なお、肝臓を診断対象とする場合のように、腹壁等による屈折影響を受ける可能性が高い場合においては、音速測定用の超音波ビームの中心周波数を逆に低く、例えば２．５ＭＨｚに設定すると、屈折の影響を低減することができる。
【００３５】
また、図３では、関心領域Ｒ内に設定された９個の格子点のうち最深部に位置する３個の格子点Ｅ２が所定の深度Ｌ１に最も近い深度を有しており、これらの格子点Ｅ２がＢモード画像の生成と音速測定の双方に利用される送信焦点となったが、図４に示されるように、関心領域Ｒ内に設定された９個の格子点のうち中央部に位置する３個の格子点が所定の深度Ｌ１に最も近い深度を有する場合には、これらの格子点がＢモード画像の生成と音速測定の双方に利用される格子点Ｅ２となる。
【００３６】
実施の形態２
上記の実施の形態１では、Ｂモード画像生成のための超音波ビームの送信に対して、各音線上の所定の深度に１つの送信焦点を有していたが、多段フォーカス形式にして、同一音線上の複数の深度に複数の送信焦点を形成してもよい。例えば、図５に示されるように、関心領域Ｒの外部を通る音線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ６およびＳ７の上にそれぞれ所定の深度Ｌ１に位置する計４個の点Ｆ１と所定の深度Ｌ２に位置する計４個の点Ｆ２とを設定し、これらの点Ｆ１およびＦ２にそれぞれ送信焦点を形成して順次超音波ビームの送受信を行う。
この場合、複数の所定の深度のそれぞれに対して最も近い深度を有する格子点が、Ｂモード画像の生成と音速測定の双方に利用される格子点として選択される。図５では、関心領域Ｒ内に設定された９個の格子点のうち、所定の深度Ｌ１に最も近い深度を有する最浅部に位置する３個の格子点と、所定の深度Ｌ２に最も近い深度を有する最深部に位置する３個の格子点の計６個の格子点が、Ｂモード画像の生成と音速測定の双方に利用される格子点Ｅ２となる。
【００３７】
なお、図６に示されるように、関心領域Ｒ内の各格子点の局所音速値を算出する都合上、関心領域Ｒよりも外側に格子点を追加して、これら外側の格子点にも音速測定用の送信焦点を形成する場合がある。この場合には、関心領域Ｒの外側に設定された格子点もＢモード画像の生成と音速測定の双方に利用される格子点Ｅ２とし、音速測定用に取得した受信データがＢモード画像生成用の第２の受信データとして利用される。図６では、音線Ｓ１〜Ｓ１３のうち、音線Ｓ６〜Ｓ８が関心領域Ｒ内を通り、音線Ｓ１〜Ｓ５およびＳ９〜Ｓ１３が関心領域Ｒの外部を通るものとして示されている。
【００３８】
実施の形態３
上記の実施の形態１および２では、関心領域Ｒ内に複数の格子点を設定し、Ｂモード画像生成のための超音波ビームの送信焦点を形成する所定の深度に最も近い深度を有する格子点を、Ｂモード画像の生成と音速測定の双方に利用したが、逆に、関心領域Ｒ内に設定された複数の格子点のうち、Ｂモード画像の生成と音速測定の双方に利用する格子点の深度と等しくなるように、Ｂモード画像生成のための送信焦点を形成してもよい。
【００３９】
例えば、図７に示されるように、関心領域Ｒ内に９個の格子点が設定され、これら格子点のうち、関心領域Ｒの深さ方向の中心部に位置する３個の格子点をＢモード画像の生成と音速測定の双方に利用される格子点Ｅ２とするものとする。この場合、関心領域Ｒの外部を通る音線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ６およびＳ７の上で且つ格子点Ｅ２の深度と等しい深度Ｌ１を有する計４個の点Ｆが設定され、これらの点Ｆに送信焦点を形成してＢモード画像生成のための超音波ビームの送受信が行われる。
このようにしても、Ｂモード画像生成用の受信データと音速測定用の受信データを効率よく取得してＢモード画像の生成と音速マップの生成の双方を行うことが可能となる。
【００４０】
実施の形態４
上記の実施の形態３において、Ｂモード画像生成のための超音波ビームの送信を多段フォーカス形式にして、同一音線上の複数の深度に複数の送信焦点を形成してもよい。例えば、図８に示されるように、関心領域Ｒ内に設定された９個の格子点のうち、最浅部に位置する３個の格子点と最深部に位置する３個の格子点をＢモード画像の生成と音速測定の双方に利用される格子点Ｅ２とし、関心領域Ｒの外部を通る音線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ６およびＳ７の上にそれぞれ最浅部の格子点Ｅ２の深度と等しい深度Ｌ１を有する４個の点Ｆ１を設定すると共に最深部の格子点Ｅ２の深度と等しい深度Ｌ２を有する４個の点Ｆ２を設定し、これらの点Ｆ１およびＦ２にそれぞれ送信焦点を形成してＢモード画像生成のための超音波ビームの送受信を行う。
【００４１】
なお、図９に示されるように、関心領域Ｒ内の各格子点の局所音速値を算出する都合上、関心領域Ｒよりも外側に格子点を追加して、これら外側の格子点にも音速測定用の送信焦点を形成する場合がある。この場合には、関心領域Ｒの外側に設定された格子点もＢモード画像の生成と音速測定の双方に利用される格子点Ｅ２とし、音速測定用に取得した受信データがＢモード画像生成用の第２の受信データとして利用される。
また、図１０に示されるように、関心領域Ｒが深さ方向に長い場合は、関心領域Ｒ内に設定された複数の格子点のうち、最浅部に位置する格子点および最深部に位置する格子点から関心領域Ｒの内側方向に関心領域Ｒの深さ距離の例えば約１／４ずつ内側に位置する格子点をＢモード画像の生成と音速測定の双方に利用される格子点Ｅ２としてもよい。
【００４２】
なお、上記の実施の形態１〜４では、受信回路３から出力される受信データを一旦シネメモリ１０に格納し、音速マップ生成部１１がシネメモリ１０に格納された受信データを用いて関心領域Ｒ内の各格子点における局所音速値を演算し、関心領域Ｒ内の音速マップを生成したが、音速マップ生成部１１が受信回路３から出力される受信データを直接入力して音速マップの生成を行うこともできる。
また、シネメモリ１０には、音速測定用に用いられる受信データだけでなく、Ｂモード画像生成用の受信データも格納されているため、制御部１２の制御により、必要に応じてシネメモリ１０からＢモード画像生成用の受信データを読み出し、画像生成部１５でＢモード画像を生成することもできる。
【００４３】
上記の実施の形態１〜４では、簡略化のため、図示された振動子アレイ１の開口数すなわち音線の本数、関心領域Ｒ内の格子点の個数等が小さな値で示されていたが、これに限るものではなく、Ｂモード画像による診断および音速の測定に適した開口数および格子点の個数とすることが好ましい。
【符号の説明】
【００４４】
１ 振動子アレイ、２ 送信回路、３ 受信回路、４ 信号処理部、５ ＤＳＣ、６ 画像処理部、７ 表示制御部、８ 表示部、９ 画像メモリ、１０ シネメモリ、１１ 音速マップ生成部、１２ 制御部、１３ 操作部、１４ 格納部、１５ 画像生成部、Ｘ，Ａ１，Ａ２ 格子点、Ｗ１，Ｗ２，Ｗｘ 受信波、Ｗｓｕｍ 合成波、Ｒ 関心領域、Ｓ１〜Ｓ１３ 音線、Ｅ１ 音速測定専用の送信焦点が形成される格子点、Ｅ２ Ｂモード画像生成と音速測定の双方に利用される送信焦点が形成される格子点、Ｆ，Ｆ１，Ｆ２ Ｂモード画像生成専用の送信焦点が形成される点、Ｌ１，Ｌ２ 所定の深度、Ｈ 間隔。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超音波診断装置および超音波画像生成方法に係り、特に、超音波プローブの振動子アレイから超音波を送受信することによりＢモード画像の生成と関心領域内の音速マップの生成の双方を行う超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、医療分野において、超音波画像を利用した超音波診断装置が実用化されている。一般に、この種の超音波診断装置は、振動子アレイを内蔵した超音波プローブと、この超音波プローブに接続された装置本体とを有しており、超音波プローブから被検体内に向けて超音波ビームを送信し、被検体からの超音波エコーを超音波プローブで受信して、その受信信号を装置本体で電気的に処理することにより超音波画像が生成される。
【０００３】
また、近年、被検体内の診断部位をより精度よく診断するために、診断部位における音速を測定することが行われている。
例えば、特許文献１には、診断部位の周辺に複数の格子点を設定し、各格子点に対して超音波ビームを送受信することにより得られる受信データに基づいて、局所音速値の演算を行う超音波診断装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−９９４５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の装置では、超音波プローブから被検体内に向けて超音波ビームを送受信することで、診断部位における局所音速値を求めることができ、例えばＢモード画像に局所音速値の情報を重畳させて表示することが可能となる。
ところで、被検体内の特定の領域に対して診断を行う場合には、Ｂモード画像に併せて、その領域内の各点における局所音速値の分布を示す音速マップを表示することが有効となる。
しかしながら、Ｂモード画像の生成と診断部位の音速マップの生成の双方を行おうとすると、多数回の超音波ビームの送受信を行わなければならず、Ｂモード画像生成用のためのデータと音速測定のためのデータの取得に多大の時間と手間を要するという問題を生じてしまう。
【０００６】
この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、Ｂモード画像生成用のデータと音速測定用のデータを効率よく取得してＢモード画像の生成と音速マップの生成の双方を行うことができる超音波診断装置および超音波画像生成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る超音波診断装置は、送信回路から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した超音波プローブの振動子アレイから出力される受信信号を受信回路で処理することで得られる受信データに基づいて超音波画像を生成する超音波診断装置であって、撮像領域内に関心領域を設定するための関心領域設定部と、関心領域設定部で設定された関心領域の内部を通る音線上で且つ関心領域内に複数の格子点を設定し、複数の格子点に送信焦点を形成してそれぞれ超音波ビームの送受信を行うことにより音速測定用の受信データを取得すると共に関心領域の外部を通る音線に対し少なくとも１つの所定の深度に送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことによりＢモード画像生成用の第１の受信データを取得するように送信回路および受信回路を制御する制御部と、音速測定用の受信データに基づいて関心領域内の音速マップを生成する音速マップ生成部と、関心領域の内部を通る音線に対しては複数の格子点のうち所定の深度に最も近い深度を有する格子点に送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことで取得された音速測定用の受信データをＢモード画像生成用の第２の受信データとし、Ｂモード画像生成用の第１および第２の受信データに基づいてＢモード画像を生成する画像生成部とを備えたものである。
【０００８】
制御部は、所定の深度を複数の格子点のいずれかの深度に等しくなるように設定することが好ましい。この場合、制御部は、所定の深度を複数の格子点のうち関心領域の深さ方向の中心部に位置する格子点の深度に等しくなるように設定することができる。
また、制御部は、関心領域の外部を通る音線について複数の所定の深度を設定することもできる。さらに、この場合、制御部は、複数の格子点のうち最浅部に位置する格子点および最深部に位置する格子点の深度に等しい２つの所定の深度を設定することができる。
【０００９】
この発明に係る超音波画像生成方法は、送信回路から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した超音波プローブの振動子アレイから出力される受信信号を受信回路で処理することで得られる受信データに基づいて超音波画像を生成する超音波画像生成方法であって、撮像領域内に関心領域を設定すると共に関心領域の内部を通る音線上で且つ関心領域内に複数の格子点を設定し、複数の格子点に送信焦点を形成してそれぞれ超音波ビームの送受信を行うことにより音速測定用の受信データを取得し、音速測定用の受信データに基づいて関心領域内の音速マップを生成し、関心領域の外部を通る音線に対し少なくとも１つの所定の深度に送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことによりＢモード画像生成用の第１の受信データを取得し、関心領域の内部を通る音線に対しては複数の格子点のうち所定の深度に最も近い深度を有する格子点に送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことで取得された音速測定用の受信データをＢモード画像生成用の第２の受信データとし、Ｂモード画像生成用の第１および第２の受信データに基づいてＢモード画像を生成する方法である。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、関心領域の外部を通る音線に対し所定の深度に送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことによりＢモード画像生成用の第１の受信データを取得し、関心領域の内部を通る音線に対しては音速測定用に設定された複数の格子点のうち所定の深度に最も近い深度を有する格子点に送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことで取得された音速測定用の受信データをＢモード画像生成用の第２の受信データとして用いるので、Ｂモード画像生成用のデータと音速測定用のデータを効率よく取得してＢモード画像の生成と音速マップの生成の双方を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１における音速演算の原理を模式的に示す図である。
【図３】実施の形態１におけるＢモード画像生成用の送信焦点と音速測定用の送信焦点を示す図である。
【図４】実施の形態１の変形例におけるＢモード画像生成用の送信焦点と音速測定用の送信焦点を示す図である。
【図５】実施の形態２におけるＢモード画像生成用の送信焦点と音速測定用の送信焦点を示す図である。
【図６】実施の形態２の変形例におけるＢモード画像生成用の送信焦点と音速測定用の送信焦点を示す図である。
【図７】実施の形態３におけるＢモード画像生成用の送信焦点と音速測定用の送信焦点を示す図である。
【図８】実施の形態４におけるＢモード画像生成用の送信焦点と音速測定用の送信焦点を示す図である。
【図９】実施の形態４の変形例におけるＢモード画像生成用の送信焦点と音速測定用の送信焦点を示す図である。
【図１０】実施の形態４の他の変形例におけるＢモード画像生成用の送信焦点と音速測定用の送信焦点を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１
図１に、この発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示す。超音波診断装置は、振動子アレイ１を備え、この振動子アレイ１に送信回路２および受信回路３が接続されている。受信回路３には、信号処理部４、ＤＳＣ（Digital Scan Converter）５および画像処理部６が順次接続され、さらに、画像処理部６に表示制御部７を介して表示部８が接続されると共に画像メモリ９が接続されている。
また、受信回路３にシネメモリ１０と音速マップ生成部１１がそれぞれ接続され、送信回路２、受信回路３、信号処理部４、ＤＳＣ５、表示制御部７、シネメモリ１０および音速マップ生成部１１に制御部１２が接続されている。さらに、制御部１２には、操作部１３と格納部１４がそれぞれ接続されている。
【００１３】
振動子アレイ１は、１次元又は２次元に配列された複数の超音波トランスデューサを有している。これらの超音波トランスデューサは、それぞれ送信回路２から供給される駆動信号に従って超音波を送信すると共に被検体からの超音波エコーを受信して受信信号を出力する。各超音波トランスデューサは、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミックや、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子圧電素子、ＰＭＮ−ＰＴ（マグネシウムニオブ酸・チタン酸鉛固溶体）に代表される圧電単結晶等からなる圧電体の両端に電極を形成した振動子によって構成される。
【００１４】
そのような振動子の電極に、パルス状又は連続波の電圧を印加すると、圧電体が伸縮し、それぞれの振動子からパルス状又は連続波の超音波が発生して、それらの超音波の合成により超音波ビームが形成される。また、それぞれの振動子は、伝搬する超音波を受信することにより伸縮して電気信号を発生し、それらの電気信号は、超音波の受信信号として出力される。
【００１５】
送信回路２は、例えば、複数のパルサを含んでおり、制御部１２からの制御信号に応じて選択された送信遅延パターンに基づいて、振動子アレイ１の複数の超音波トランスデューサから送信される超音波が超音波ビームを形成するようにそれぞれの駆動信号の遅延量を調節して複数の超音波トランスデューサに供給する。
【００１６】
受信回路３は、振動子アレイ１の各超音波トランスデューサから送信される受信信号を増幅してＡ／Ｄ変換した後、制御部１２からの制御信号に応じて選択された受信遅延パターンに基づいて設定される音速または音速の分布に従い、各受信信号にそれぞれの遅延を与えて加算することにより、受信フォーカス処理を行う。この受信フォーカス処理により、超音波エコーの焦点が絞り込まれた受信データ（音線信号）が生成される。
【００１７】
信号処理部４は、受信回路３で生成された受信データに対し、超音波の反射位置の深度に応じて距離による減衰の補正を施した後、包絡線検波処理を施すことにより、被検体内の組織に関する断層画像情報であるＢモード画像信号を生成する。
ＤＳＣ５は、信号処理部４で生成されたＢモード画像信号を通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号に変換（ラスター変換）する。
画像処理部６は、ＤＳＣ５から入力されるＢモード画像信号に階調処理等の各種の必要な画像処理を施した後、Ｂモード画像信号を表示制御部７に出力する、あるいは画像メモリ９に格納する。
これら信号処理部４、ＤＳＣ５、画像処理部６および画像メモリ９によりこの発明の画像生成部１５が形成されている。
【００１８】
表示制御部７は、画像処理部６によって画像処理が施されたＢモード画像信号に基づいて、表示部８に超音波診断画像を表示させる。
表示部８は、例えば、ＬＣＤ等のディスプレイ装置を含んでおり、表示制御部７の制御の下で、超音波診断画像を表示する。
【００１９】
シネメモリ１０は、受信回路３から出力される受信データを順次格納する。また、シネメモリ１０は、制御部１２から入力されるフレームレートに関する情報（例えば、超音波の反射位置の深度、走査線の密度、視野幅を示すパラメータ）を上記の受信データに関連付けて格納する。
音速マップ生成部１１は、制御部１２による制御の下で、シネメモリ１０に格納されている受信データに基づいて、診断対象となる被検体内の組織における局所音速値を演算し、音速マップを生成する。
制御部１２は、操作者により操作部１３から入力された指令に基づいて超音波診断装置各部の制御を行う。
【００２０】
操作部１３は、操作者が入力操作を行うためのもので、この発明の関心領域設定部を構成し、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパネル等から形成することができる。
格納部１４は、動作プログラム等を格納するもので、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＭＯ、ＭＴ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の記録媒体を用いることができる。
なお、信号処理部４、ＤＳＣ５、画像処理部６、表示制御部７および音速マップ生成部１１は、ＣＰＵと、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための動作プログラムから構成されるが、それらをデジタル回路で構成してもよい。
【００２１】
操作者は操作部１３から次の３つの表示モードのいずれかを選択することができる。すなわち、Ｂモード画像を単独で表示するモード、Ｂモード画像に音速マップを重畳して表示するモード（例えば、局所音速値に応じて色分けまたは輝度を変化させる表示、あるいは局所音速値が等しい点を線で結ぶ表示）、Ｂモード画像と音速マップ画像とを並べて表示するモードのうち、所望のモードによる表示を行うことができる。
【００２２】
Ｂモード画像を表示する際には、まず、送信回路２から供給される駆動信号に従って振動子アレイ１の複数の超音波トランスデューサから超音波が送信され、被検体からの超音波エコーを受信した各超音波トランスデューサから受信信号が受信回路３に出力され、受信回路３で受信データが生成される。さらに、この受信データを入力した信号処理部４でＢモード画像信号が生成され、ＤＳＣ５でＢモード画像信号がラスター変換されると共に画像処理部６でＢモード画像信号に各種の画像処理が施された後、このＢモード画像信号に基づいて表示制御部７により超音波診断画像が表示部８に表示される。
【００２３】
一方、局所音速値の演算は、例えば本願の出願人により出願された特開２０１０−９９４５２号公報に記載の方法により行うことができる。
この方法は、図２（Ａ）に示されるように、被検体内に超音波を送信した際に、被検体の反射点となる格子点Ｘから振動子アレイ１に到達する受信波Ｗｘに着目したとき、図２（Ｂ）に示されるように、格子点Ｘよりも浅い位置、すなわち振動子アレイ１に近い位置に複数の格子点Ａ１、Ａ２、・・・を等間隔に配列し、格子点Ｘからの受信波を受けた複数の格子点Ａ１、Ａ２、・・・からのそれぞれの受信波Ｗ１、Ｗ２、・・・の合成波Ｗｓｕｍが、ホイヘンスの原理により、格子点Ｘからの受信波Ｗｘに一致することを利用して、格子点Ｘにおける局所音速値を求める方法である。
【００２４】
まず、すべての格子点Ｘ、Ａ１、Ａ２、・・・に対する最適音速値をそれぞれ求める。ここで、最適音速値とは、各格子点に対し、設定音速に基づきフォーカス計算をして撮影を行うことにより超音波画像を形成し、設定音速を種々変化させたときに画像のコントラスト、シャープネスが最も高くなる音速値であり、例えば特開平８−３１７９２６号公報に記載のように、画像のコントラスト、スキャン方向の空間周波数、分散等に基づいて最適音速値の判定を行うことができる。
【００２５】
次に、格子点Ｘに対する最適音速値を用いて、格子点Ｘから発せられる仮想的な受信波Ｗｘの波形を算出する。
さらに、格子点Ｘにおける仮定的な局所音速値Ｖを種々変化させて、それぞれ格子点Ａ１、Ａ２、・・・からの受信波Ｗ１、Ｗ２、・・・の仮想的な合成波Ｗｓｕｍを算出する。このとき、格子点Ｘと各格子点Ａ１、Ａ２、・・・との間の領域Ｒｘａにおける音速は一様で、格子点Ｘにおける局所音速値Ｖに等しいものと仮定する。格子点Ｘから伝播した超音波が格子点Ａ１、Ａ２、・・・に到達するまでの時間はＸＡ１／Ｖ、ＸＡ２／Ｖ、・・・となる。ここで、ＸＡ１、ＸＡ２、・・・は、それぞれ格子点Ａ１、Ａ２、・・・と格子点Ｘとの間の距離である。そこで、格子点Ａ１、Ａ２、・・・からそれぞれ時間ＸＡ１／Ｖ、ＸＡ２／Ｖ、・・・だけ遅延して発した反射波を合成することにより、仮想的な合成波Ｗｓｕｍを求めることができる。
【００２６】
次に、このように格子点Ｘにおける仮定的な局所音速値Ｖを種々変化させて算出された複数の仮想的な合成波Ｗｓｕｍと格子点Ｘからの仮想的な受信波Ｗｘとの誤差をそれぞれ算出し、誤差が最小になる仮定的な局所音速値Ｖを格子点Ｘにおける局所音速値と判定する。ここで、仮想的な合成波Ｗｓｕｍと格子点Ｘからの仮想的な受信波Ｗｘとの誤差の算出方法としては、互いの相互相関をとる方法、受信波Ｗｘに合成波Ｗｓｕｍから得られる遅延を掛けて位相整合加算する方法、合成波Ｗｓｕｍに受信波Ｗｘから得られる遅延を掛けて位相整合加算する方法等を採用することができる。
以上のようにして、受信回路３で生成された受信データに基づき、被検体内の局所音速値を高精度に演算することができる。さらに、同様にして、設定された関心領域内の局所音速値の分布を示す音速マップを生成することができる。
【００２７】
ここで、図３を参照して実施の形態１におけるＢモード画像生成用の送信焦点と音速を測定するための送信焦点について説明する。図３では、簡略化のため、振動子アレイ１は、７個の超音波トランスデューサが配列されたものとして示されており、これら超音波トランスデューサの配列ピッチで音線Ｓ１〜Ｓ７が形成される様子が示されている。関心領域Ｒ内には、「●」で示される格子点Ｅ１と「○」で示される格子点Ｅ２が、関心領域Ｒ内を通る音線上で且つ互いに深さ方向に間隔Ｈを隔てるように設定されている。図３では、関心領域Ｒ内を通る音線Ｓ３〜Ｓ５上に設定された６個の格子点Ｅ１と３個の格子点Ｅ２を含む計９個の格子点が示されており、音速マップ生成のために、これら９個の格子点のすべてが送信焦点となる。
【００２８】
一方、Ｂモード画像生成用の送信焦点は、関心領域Ｒの外部を通る音線上で且つ所定の深度に位置する点Ｆに設定される。図３では、点Ｆが「△」で示され、音線Ｓ１〜Ｓ７のうち、関心領域Ｒの外部を通る音線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ６およびＳ７の上で所定の深度Ｌ１に位置する計４個の点Ｆにそれぞれ送信焦点が設定され、これら４個の点Ｆにそれぞれ送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことでＢモード画像生成用の第１の受信データが取得される。
関心領域Ｒの内部を通る音線Ｓ３〜Ｓ５については、Ｂモード画像生成用の専用の送信焦点が形成されず、音速測定用に設定された複数の格子点のうち、所定の深度Ｌ１に最も近い深度を有する、３個の格子点Ｅ２にそれぞれ送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことで取得された音速測定用の受信データがＢモード画像生成用の第２の受信データとして利用される。
【００２９】
次に、実施の形態１の動作について説明する。
まず、送信回路２からの駆動信号に従って振動子アレイ１の複数の超音波トランスデューサから超音波ビームが送信され、被検体からの超音波エコーを受信した各超音波トランスデューサから受信信号が受信回路３に出力されて受信データが生成され、さらに、画像生成部１５で生成されたＢモード画像信号に基づいて表示制御部７によりＢモード画像が表示部８に表示される。
ここで、操作者が操作部１３を操作することにより、表示部８に表示されているＢモード画像上に関心領域Ｒが設定されると、制御部１２によって、関心領域Ｒの内部を通る音線、すなわち図３における音線Ｓ３〜Ｓ５上で且つ互いに深さ方向に間隔Ｈを隔てるように関心領域Ｒ内に９個の格子点が設定される。
【００３０】
次に、制御部１２により、関心領域Ｒの外部を通る音線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ６およびＳ７の上で所定の深度Ｌ１に位置する計４個の点Ｆが設定される。さらに、関心領域Ｒ内に設定された９個の格子点のうち所定の深度Ｌ１に最も近い深度を有する３個の格子点が、Ｂモード画像の生成と音速測定の双方に利用される送信焦点になる格子点Ｅ２とされ、残りの６個の格子点が、音速測定専用に用いられる送信焦点になる格子点Ｅ１とされる。
そして、このようにして設定された関心領域Ｒ内の９個の格子点Ｅ１およびＥ２と関心領域Ｒ外の４個の点Ｆのそれぞれに送信焦点を形成して順次超音波ビームの送受信が行われるように、制御部１２により送信回路２および受信回路３が制御される。
超音波ビームを受信する毎に受信回路３で生成される受信データは順次画像生成部１５の信号処理部４に出力されると共にシネメモリ１０に格納される。
【００３１】
このとき、信号処理部４は、制御部１２からの指令に基づき、受信回路３から順次入力される受信データのうち、関心領域Ｒ外の４個の点Ｆと関心領域Ｒ内の３個の格子点Ｅ２に送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことで取得された受信データを用いてＢモード画像信号を生成する。すなわち、関心領域Ｒ内の３個の格子点Ｅ２に送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことで取得された音速測定用の受信データをＢモード画像生成用の第２の受信データとして利用し、このＢモード画像生成用の第２の受信データと関心領域Ｒ外の４個の点Ｆに送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことで取得されたＢモード画像生成用の第１の受信データとに基づいてＢモード画像信号が生成される。このＢモード画像信号は、ＤＳＣ５でラスター変換され、画像処理部６で各種の画像処理が施された後、表示制御部７に送られ、表示部８にＢモード画像が表示される。
【００３２】
一方、音速マップ生成部１１は、制御部１２から音速マップ形成の指令を受けると、シネメモリ１０に格納されている受信データのうち、関心領域Ｒ内の９個の格子点Ｅ１およびＥ２に送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことで取得された受信データを用いて、各格子点における局所音速値を演算し、関心領域Ｒ内の音速マップを生成する。音速マップ生成部１１で得られた音速マップに関するデータは、ＤＳＣ５でラスター変換され、画像処理部６で各種の画像処理が施された後、表示制御部７に送られる。そして、操作者により操作部１３から入力された表示モードに従って、Ｂモード画像に音速マップを重畳した状態で表示部８に表示される、あるいは、Ｂモード画像と音速マップ画像とが並べて表示部８に表示される。
【００３３】
このように、関心領域Ｒ内の３個の格子点Ｅ２に送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことで取得された音速測定用の受信データをＢモード画像生成用の第２の受信データとして利用することにより、Ｂモード画像生成用の受信データと音速測定用の受信データを効率よく取得してＢモード画像の生成と音速マップの生成の双方を行うことが可能となる。
【００３４】
なお、関心領域Ｒ外の４個の点Ｆに送信焦点を形成して送信するＢモード画像生成のためだけの超音波ビームと、関心領域Ｒ内の９個の格子点Ｅ１およびＥ２に送信焦点を形成して送信する音速測定用の超音波ビームは、互いに中心周波数、振動子アレイ１の開口数等が異なるものを用いることができる。例えば、Ｂモード画像生成のためだけの超音波ビームとして、開口数６４チャンネルによる中心周波数３ＭＨｚの超音波ビームを使用し、音速測定用の超音波ビームとして、開口数９６チャンネルによる中心周波数８ＭＨｚの超音波ビームを使用することができる。
音速測定用の超音波ビームは、Ｂモード画像生成のための超音波ビームよりも送信焦点を絞るために開口を広くし、サイドローブの影響を低減するために中心周波数をより高く設定することが好ましい。なお、肝臓を診断対象とする場合のように、腹壁等による屈折影響を受ける可能性が高い場合においては、音速測定用の超音波ビームの中心周波数を逆に低く、例えば２．５ＭＨｚに設定すると、屈折の影響を低減することができる。
【００３５】
また、図３では、関心領域Ｒ内に設定された９個の格子点のうち最深部に位置する３個の格子点Ｅ２が所定の深度Ｌ１に最も近い深度を有しており、これらの格子点Ｅ２がＢモード画像の生成と音速測定の双方に利用される送信焦点となったが、図４に示されるように、関心領域Ｒ内に設定された９個の格子点のうち中央部に位置する３個の格子点が所定の深度Ｌ１に最も近い深度を有する場合には、これらの格子点がＢモード画像の生成と音速測定の双方に利用される格子点Ｅ２となる。
【００３６】
実施の形態２
上記の実施の形態１では、Ｂモード画像生成のための超音波ビームの送信に対して、各音線上の所定の深度に１つの送信焦点を有していたが、多段フォーカス形式にして、同一音線上の複数の深度に複数の送信焦点を形成してもよい。例えば、図５に示されるように、関心領域Ｒの外部を通る音線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ６およびＳ７の上にそれぞれ所定の深度Ｌ１に位置する計４個の点Ｆ１と所定の深度Ｌ２に位置する計４個の点Ｆ２とを設定し、これらの点Ｆ１およびＦ２にそれぞれ送信焦点を形成して順次超音波ビームの送受信を行う。
この場合、複数の所定の深度のそれぞれに対して最も近い深度を有する格子点が、Ｂモード画像の生成と音速測定の双方に利用される格子点として選択される。図５では、関心領域Ｒ内に設定された９個の格子点のうち、所定の深度Ｌ１に最も近い深度を有する最浅部に位置する３個の格子点と、所定の深度Ｌ２に最も近い深度を有する最深部に位置する３個の格子点の計６個の格子点が、Ｂモード画像の生成と音速測定の双方に利用される格子点Ｅ２となる。
【００３７】
なお、図６に示されるように、関心領域Ｒ内の各格子点の局所音速値を算出する都合上、関心領域Ｒよりも外側に格子点を追加して、これら外側の格子点にも音速測定用の送信焦点を形成する場合がある。この場合には、関心領域Ｒの外側に設定された格子点もＢモード画像の生成と音速測定の双方に利用される格子点Ｅ２とし、音速測定用に取得した受信データがＢモード画像生成用の第２の受信データとして利用される。図６では、音線Ｓ１〜Ｓ１３のうち、音線Ｓ６〜Ｓ８が関心領域Ｒ内を通り、音線Ｓ１〜Ｓ５およびＳ９〜Ｓ１３が関心領域Ｒの外部を通るものとして示されている。
【００３８】
実施の形態３
上記の実施の形態１および２では、関心領域Ｒ内に複数の格子点を設定し、Ｂモード画像生成のための超音波ビームの送信焦点を形成する所定の深度に最も近い深度を有する格子点を、Ｂモード画像の生成と音速測定の双方に利用したが、逆に、関心領域Ｒ内に設定された複数の格子点のうち、Ｂモード画像の生成と音速測定の双方に利用する格子点の深度と等しくなるように、Ｂモード画像生成のための送信焦点を形成してもよい。
【００３９】
例えば、図７に示されるように、関心領域Ｒ内に９個の格子点が設定され、これら格子点のうち、関心領域Ｒの深さ方向の中心部に位置する３個の格子点をＢモード画像の生成と音速測定の双方に利用される格子点Ｅ２とするものとする。この場合、関心領域Ｒの外部を通る音線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ６およびＳ７の上で且つ格子点Ｅ２の深度と等しい深度Ｌ１を有する計４個の点Ｆが設定され、これらの点Ｆに送信焦点を形成してＢモード画像生成のための超音波ビームの送受信が行われる。
このようにしても、Ｂモード画像生成用の受信データと音速測定用の受信データを効率よく取得してＢモード画像の生成と音速マップの生成の双方を行うことが可能となる。
【００４０】
実施の形態４
上記の実施の形態３において、Ｂモード画像生成のための超音波ビームの送信を多段フォーカス形式にして、同一音線上の複数の深度に複数の送信焦点を形成してもよい。例えば、図８に示されるように、関心領域Ｒ内に設定された９個の格子点のうち、最浅部に位置する３個の格子点と最深部に位置する３個の格子点をＢモード画像の生成と音速測定の双方に利用される格子点Ｅ２とし、関心領域Ｒの外部を通る音線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ６およびＳ７の上にそれぞれ最浅部の格子点Ｅ２の深度と等しい深度Ｌ１を有する４個の点Ｆ１を設定すると共に最深部の格子点Ｅ２の深度と等しい深度Ｌ２を有する４個の点Ｆ２を設定し、これらの点Ｆ１およびＦ２にそれぞれ送信焦点を形成してＢモード画像生成のための超音波ビームの送受信を行う。
【００４１】
なお、図９に示されるように、関心領域Ｒ内の各格子点の局所音速値を算出する都合上、関心領域Ｒよりも外側に格子点を追加して、これら外側の格子点にも音速測定用の送信焦点を形成する場合がある。この場合には、関心領域Ｒの外側に設定された格子点もＢモード画像の生成と音速測定の双方に利用される格子点Ｅ２とし、音速測定用に取得した受信データがＢモード画像生成用の第２の受信データとして利用される。
また、図１０に示されるように、関心領域Ｒが深さ方向に長い場合は、関心領域Ｒ内に設定された複数の格子点のうち、最浅部に位置する格子点および最深部に位置する格子点から関心領域Ｒの内側方向に関心領域Ｒの深さ距離の例えば約１／４ずつ内側に位置する格子点をＢモード画像の生成と音速測定の双方に利用される格子点Ｅ２としてもよい。
【００４２】
なお、上記の実施の形態１〜４では、受信回路３から出力される受信データを一旦シネメモリ１０に格納し、音速マップ生成部１１がシネメモリ１０に格納された受信データを用いて関心領域Ｒ内の各格子点における局所音速値を演算し、関心領域Ｒ内の音速マップを生成したが、音速マップ生成部１１が受信回路３から出力される受信データを直接入力して音速マップの生成を行うこともできる。
また、シネメモリ１０には、音速測定用に用いられる受信データだけでなく、Ｂモード画像生成用の受信データも格納されているため、制御部１２の制御により、必要に応じてシネメモリ１０からＢモード画像生成用の受信データを読み出し、画像生成部１５でＢモード画像を生成することもできる。
【００４３】
上記の実施の形態１〜４では、簡略化のため、図示された振動子アレイ１の開口数すなわち音線の本数、関心領域Ｒ内の格子点の個数等が小さな値で示されていたが、これに限るものではなく、Ｂモード画像による診断および音速の測定に適した開口数および格子点の個数とすることが好ましい。
【符号の説明】
【００４４】
１ 振動子アレイ、２ 送信回路、３ 受信回路、４ 信号処理部、５ ＤＳＣ、６ 画像処理部、７ 表示制御部、８ 表示部、９ 画像メモリ、１０ シネメモリ、１１ 音速マップ生成部、１２ 制御部、１３ 操作部、１４ 格納部、１５ 画像生成部、Ｘ，Ａ１，Ａ２ 格子点、Ｗ１，Ｗ２，Ｗｘ 受信波、Ｗｓｕｍ 合成波、Ｒ 関心領域、Ｓ１〜Ｓ１３ 音線、Ｅ１ 音速測定専用の送信焦点が形成される格子点、Ｅ２ Ｂモード画像生成と音速測定の双方に利用される送信焦点が形成される格子点、Ｆ，Ｆ１，Ｆ２ Ｂモード画像生成専用の送信焦点が形成される点、Ｌ１，Ｌ２ 所定の深度、Ｈ 間隔。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信回路から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記超音波プローブの振動子アレイから出力される受信信号を受信回路で処理することで得られる受信データに基づいて超音波画像を生成する超音波診断装置であって、
撮像領域内に関心領域を設定するための関心領域設定部と、
前記関心領域設定部で設定された関心領域の内部を通る音線上で且つ前記関心領域内に複数の格子点を設定し、前記複数の格子点に送信焦点を形成してそれぞれ超音波ビームの送受信を行うことにより音速測定用の受信データを取得すると共に前記関心領域の外部を通る音線に対し少なくとも１つの所定の深度に送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことによりＢモード画像生成用の第１の受信データを取得するように前記送信回路および前記受信回路を制御する制御部と、
音速測定用の前記受信データに基づいて前記関心領域内の音速マップを生成する音速マップ生成部と、
前記関心領域の内部を通る音線に対しては前記複数の格子点のうち前記所定の深度に最も近い深度を有する格子点に送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことで取得された音速測定用の前記受信データをＢモード画像生成用の第２の受信データとし、Ｂモード画像生成用の前記第１および第２の受信データに基づいてＢモード画像を生成する画像生成部と
を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記所定の深度を前記複数の格子点のいずれかの深度に等しくなるように設定する請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記所定の深度を前記複数の格子点のうち前記関心領域の深さ方向の中心部に位置する格子点の深度に等しくなるように設定する請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記関心領域の外部を通る音線について複数の前記所定の深度を設定する請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記複数の格子点のうち最浅部に位置する格子点および最深部に位置する格子点の深度に等しい２つの前記所定の深度を設定する請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
送信回路から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記超音波プローブの振動子アレイから出力される受信信号を受信回路で処理することで得られる受信データに基づいて超音波画像を生成する超音波画像生成方法であって、
撮像領域内に関心領域を設定すると共に前記関心領域の内部を通る音線上で且つ前記関心領域内に複数の格子点を設定し、
前記複数の格子点に送信焦点を形成してそれぞれ超音波ビームの送受信を行うことにより音速測定用の受信データを取得し、
音速測定用の前記受信データに基づいて前記関心領域内の音速マップを生成し、
前記関心領域の外部を通る音線に対し少なくとも１つの所定の深度に送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことによりＢモード画像生成用の第１の受信データを取得し、
前記関心領域の内部を通る音線に対しては前記複数の格子点のうち前記所定の深度に最も近い深度を有する格子点に送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことで取得された音速測定用の前記受信データをＢモード画像生成用の第２の受信データとし、Ｂモード画像生成用の前記第１および第２の受信データに基づいてＢモード画像を生成する
ことを特徴とする超音波画像生成方法。
【請求項１】
送信回路から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記超音波プローブの振動子アレイから出力される受信信号を受信回路で処理することで得られる受信データに基づいて超音波画像を生成する超音波診断装置であって、
撮像領域内に関心領域を設定するための関心領域設定部と、
前記関心領域設定部で設定された関心領域の内部を通る音線上で且つ前記関心領域内に複数の格子点を設定し、前記複数の格子点に送信焦点を形成してそれぞれ超音波ビームの送受信を行うことにより音速測定用の受信データを取得すると共に前記関心領域の外部を通る音線に対し少なくとも１つの所定の深度に送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことによりＢモード画像生成用の第１の受信データを取得するように前記送信回路および前記受信回路を制御する制御部と、
音速測定用の前記受信データに基づいて前記関心領域内の音速マップを生成する音速マップ生成部と、
前記関心領域の内部を通る音線に対しては前記複数の格子点のうち前記所定の深度に最も近い深度を有する格子点に送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことで取得された音速測定用の前記受信データをＢモード画像生成用の第２の受信データとし、Ｂモード画像生成用の前記第１および第２の受信データに基づいてＢモード画像を生成する画像生成部と
を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記所定の深度を前記複数の格子点のいずれかの深度に等しくなるように設定する請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記所定の深度を前記複数の格子点のうち前記関心領域の深さ方向の中心部に位置する格子点の深度に等しくなるように設定する請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記関心領域の外部を通る音線について複数の前記所定の深度を設定する請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記複数の格子点のうち最浅部に位置する格子点および最深部に位置する格子点の深度に等しい２つの前記所定の深度を設定する請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
送信回路から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記超音波プローブの振動子アレイから出力される受信信号を受信回路で処理することで得られる受信データに基づいて超音波画像を生成する超音波画像生成方法であって、
撮像領域内に関心領域を設定すると共に前記関心領域の内部を通る音線上で且つ前記関心領域内に複数の格子点を設定し、
前記複数の格子点に送信焦点を形成してそれぞれ超音波ビームの送受信を行うことにより音速測定用の受信データを取得し、
音速測定用の前記受信データに基づいて前記関心領域内の音速マップを生成し、
前記関心領域の外部を通る音線に対し少なくとも１つの所定の深度に送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことによりＢモード画像生成用の第１の受信データを取得し、
前記関心領域の内部を通る音線に対しては前記複数の格子点のうち前記所定の深度に最も近い深度を有する格子点に送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことで取得された音速測定用の前記受信データをＢモード画像生成用の第２の受信データとし、Ｂモード画像生成用の前記第１および第２の受信データに基づいてＢモード画像を生成する
ことを特徴とする超音波画像生成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１６１５６０（Ｐ２０１２−１６１５６０Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５９８１（Ｐ２０１１−２５９８１）
【出願日】平成２３年２月９日（２０１１．２．９）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月９日（２０１１．２．９）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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